三、諧波在電網(wǎng)中的危害
(一)諧波干擾威脅電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
因電網(wǎng)中的電氣設(shè)備很大部分采用電磁式繼電器、感應(yīng)繼電器元件,容易接受諧波干擾而誤動(dòng)和拒動(dòng),系統(tǒng)中存在的不明原因的誤動(dòng)和拒動(dòng),與諧波不無(wú)關(guān)系。所以諧波超標(biāo),會(huì)嚴(yán)重威脅電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
(二)增大變壓器及電容器等的耗損,制造噪聲污染。
諧波會(huì)大大增加電力變壓器的銅損和鐵損,降低變壓器有效出力,諧波導(dǎo)致的噪聲,會(huì)使變電所的噪聲污染指數(shù)超標(biāo),影響工作人員的身心健康。對(duì)于電力電容器,諧波會(huì)導(dǎo)致端電壓升高,損耗加大,電容器發(fā)熱,加速老化,從而縮短使用壽命。
(三)影響電動(dòng)機(jī)有功輸出,影響電磁、熱磁場(chǎng)運(yùn)行。
配網(wǎng)中使用大量異步電動(dòng)機(jī),產(chǎn)生的諧波會(huì)增加附加損耗。負(fù)序諧波產(chǎn)生的負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),會(huì)產(chǎn)生制動(dòng)力矩,影響電動(dòng)機(jī)的有功出力。對(duì)斷路器而言,無(wú)論其構(gòu)成元件為電磁的、還是熱磁的、亦或電子的,都可能受諧波的影響誤動(dòng)。
(四)易造成電能表誤動(dòng)和拒動(dòng)。
電能表是評(píng)價(jià)電能消耗重要而基本的測(cè)量工具,是用戶繳費(fèi)的憑證,而諧波可能使電能計(jì)量產(chǎn)生較大誤差,嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致計(jì)量混亂。同樣,諧波也是引起錄波裝置誤啟動(dòng),保護(hù)誤動(dòng)和拒動(dòng)的重要因素。
(五)對(duì)人體健康造成不良影響。
諧波會(huì)通過(guò)靜電感應(yīng)、電磁感應(yīng)以及傳導(dǎo)等多種方式耦合進(jìn)入通訊系統(tǒng),影響它們的正常運(yùn)行。對(duì)于人體,諧波會(huì)刺激人體細(xì)胞,使正常的細(xì)胞膜電位發(fā)生快速波動(dòng)或可逆的翻轉(zhuǎn),當(dāng)這種波動(dòng)或翻轉(zhuǎn)頻率接近諧波頻率時(shí),會(huì)影響人體大腦與心臟。
四、影響電能質(zhì)量的因素及其對(duì)策
我們已知影響電能質(zhì)量的主要因素是各種非線性用電設(shè)備、變壓器和各類鐵心電抗器等各種諧波源,諧波不但影響用戶設(shè)備的正常運(yùn)行,而且對(duì)電網(wǎng)設(shè)備和自動(dòng)化裝置有很大的影響。諧波對(duì)電網(wǎng)自動(dòng)化裝置的影響,應(yīng)改進(jìn)自動(dòng)化裝置的制作工藝和工作原理,加強(qiáng)裝置的抗干擾能力,防止裝置誤動(dòng)作。但這對(duì)改善電網(wǎng)的電能質(zhì)量并無(wú)任何作用,只能是減少電網(wǎng)諧波對(duì)自動(dòng)化裝置影響,因此關(guān)鍵是針對(duì)各類諧波源進(jìn)行電能質(zhì)量的治理,應(yīng)加強(qiáng)對(duì)用戶諧波源的治理和改變電網(wǎng)參數(shù),降低或消除諧波諧振。采取必要的有效手段,避免或補(bǔ)償已產(chǎn)生的諧波,現(xiàn)提出以下治理措施進(jìn)行探討:
(一)加強(qiáng)電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)規(guī)范的宣傳貫徹。
電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)有益于電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,便于及早發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)存在的隱患,有利于對(duì)已發(fā)生的電力事故進(jìn)行更有效深入的分析,從而采取措施,予以防治;另一方面全程監(jiān)視電能各方面的質(zhì)量指標(biāo)參數(shù),以適應(yīng)不同應(yīng)用場(chǎng)合的數(shù)據(jù)分析需要。IEC6100以及國(guó)標(biāo)GB/T14549-1993,對(duì)于諧波定義、測(cè)量等進(jìn)行了宣傳,明確諧波治理是一項(xiàng)互惠互利、節(jié)能增效,是保證電網(wǎng)和設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的舉措。應(yīng)在電力系統(tǒng)各部門(mén)大力宣貫,認(rèn)真遵照?qǐng)?zhí)行。
(二)加強(qiáng)系統(tǒng)分析、正確測(cè)量。
電網(wǎng)管理部門(mén)對(duì)所轄電網(wǎng)進(jìn)行系統(tǒng)分析,正確測(cè)量,以確定諧波源位置和產(chǎn)生的原因,為諧波治理準(zhǔn)備充分的原始材料;在諧波產(chǎn)生起伏較大的地方,可設(shè)置長(zhǎng)期觀察點(diǎn),收集可靠的數(shù)據(jù)。對(duì)電力用戶而言,可以監(jiān)督供電部門(mén)提供的電力是否滿足要求;對(duì)于供電部門(mén)而言,可以評(píng)估電力用戶的用電設(shè)備是否產(chǎn)生了超標(biāo)的諧波污染。
(三)優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù),消除和補(bǔ)償產(chǎn)生的諧波。
對(duì)于電網(wǎng),應(yīng)優(yōu)化電網(wǎng)參數(shù),改變運(yùn)行方式,優(yōu)化無(wú)功補(bǔ)償?shù)陌惭b地點(diǎn)、方式和容量,消除電網(wǎng)諧振或減小電網(wǎng)對(duì)諧波的放大作用。如:在變電站10kVTV、35kVTV的一次側(cè)中性點(diǎn)加裝非線性電阻及消諧裝置;在10kV母線加裝消諧裝置;改變10kV并聯(lián)補(bǔ)償電容器的參數(shù)等方法來(lái)補(bǔ)償產(chǎn)生的諧波。
(四)合理進(jìn)行電氣設(shè)計(jì),減少諧波污染。
針對(duì)諧波的產(chǎn)生和傳播的特點(diǎn),采取相應(yīng)的隔離、補(bǔ)償和減小措施。在配電網(wǎng)中,主要存在的是三次諧波污染,可以在諧波檢測(cè)的基礎(chǔ)上,通過(guò)適當(dāng)加裝濾波設(shè)備來(lái)減小諧波注入電網(wǎng)。對(duì)于各種電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)者,在設(shè)計(jì)初始,就要考慮其設(shè)備的諧波污染度,將諧波限制在標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍內(nèi)。
(五)加強(qiáng)管理,多方出資,共同治理。
加強(qiáng)用電管理,堵住各種諧波的源頭,嚴(yán)格審批,對(duì)用戶有諧波源及可能產(chǎn)生危害的諧波源必須要求其治理,供電相關(guān)部門(mén)驗(yàn)收合格后才可以申請(qǐng)入網(wǎng)。諧波的治理,需要大量的投資,不能僅僅靠供電部門(mén),要調(diào)動(dòng)電力供需環(huán)節(jié)中的各個(gè)方面,在分清諧波來(lái)源基礎(chǔ)上,走共同治理之路。
(六)安裝有源的諧波調(diào)節(jié)器。
在工作時(shí)注入一個(gè)電流來(lái)精確地補(bǔ)償由負(fù)荷產(chǎn)生的諧波電流,就會(huì)獲得一個(gè)純的正弦波。這種濾波設(shè)備的工作,靠數(shù)字信號(hào)處理(DSP)技術(shù),控制快速絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。因?yàn)樵O(shè)備是與供電系統(tǒng)并聯(lián)工作,它只控制諧波電流,基波電流并不流過(guò)濾波器,目前有源濾波器日益推廣應(yīng)用。
五、結(jié)論
諧波治理是綜合治理過(guò)程,是改善供電品質(zhì)的重要手段。GB/T14549-1993《電能質(zhì)量—公用電網(wǎng)諧波》對(duì)電網(wǎng)各級(jí)電壓諧波水平進(jìn)行了量化限制,對(duì)用戶注入公用電網(wǎng)的諧波電流也進(jìn)行了相應(yīng)的規(guī)定,在主網(wǎng)、配網(wǎng)中,諧波治理有明確的規(guī)定和要求,而日益發(fā)展的農(nóng)村電網(wǎng)對(duì)有關(guān)諧波的治理并未引起足夠的重視,認(rèn)識(shí)還有待提高。在對(duì)諧波準(zhǔn)確測(cè)量的基礎(chǔ)上,提出適合用戶的治理方案。這樣做,不僅能夠改善整個(gè)電網(wǎng)的電力品質(zhì),同時(shí)也能延長(zhǎng)用戶設(shè)備使用壽命,提高產(chǎn)品質(zhì)量,降低電磁污染環(huán)境,減少能耗,提高電能利用率。
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